Elektromagnetik handlar om samspelet mellan fotoner som utgör ljusvågor och elektroner, de partiklar som dessa ljusvågor interagerar med. Specifikt har ljusvågor vissa universella egenskaper, inklusive en konstant hastighet, och avger också energi, om än ofta i mycket liten skala.

Den grundläggande enheten för energi i fysiken är Joule eller Newton-meter. Ljusets hastighet i ett vaccin är 3 × 10 ^{8 m /s, och denna hastighet är en produkt av någon ljusvågs frekvens i Hertz (antalet ljusvågor eller cykler per sekund) och dess längd enskilda vågor i meter. Detta förhållande uttrycks normalt som:}

c = v × λ

Där v, den grekiska bokstaven nu är frekvens och λ, den grekiska bokstaven lambda representerar våglängden.

Under tiden föreslog fysikern Max Planck 1900 att en ljusvågs energi är direkt i sin frekvens:

E = h × v

Här är h, passande, känd som Plancks konstant och har ett värde av 6,626 × 10 ^{-34 Joule-sek.}

Sammanfattningsvis möjliggör denna information att beräkna frekvensen i Hertz när den ges energi i Joules och omvänd.

Steg 1: Lös för frekvens i villkor för energi

Eftersom c = v × λ, v = c /λ.

Men E = h × v, så

E = h × (c /λ).

Steg 2: Bestäm frekvensen

Om du får uttryckligen, fortsätt till steg 3. Om du ger λ, dela c med detta värde till bestäm ν.

Om λ = 1 × 10 ^{-6 m (nära synligt ljusspektrum), v = 3 × 10 8/1 × 10 - 6 m = 3 x 10 14 Hz.}

Steg 3: Lös för energi

Multiplicera v Plancks konstant, h, genom v för att få värdet av E.

I detta exempel, E = 6,626 × 10 ^{-34 Joule-sek × (3 × 10 14 Hz) = 1.988 x 10 -19 J.}

Tips

Energi på små skalor är ofta uttryckt som elektron-volt eller eV, där 1 J = 6,242 × 10 ^{18 eV. För detta problem, då, E = (1.988 × 10 -19) (6.242 × 10 18) = 1.241 eV.}